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現在、骨欠損部の補填には自家骨や水酸アパタイトなどのバイオセラミックスが臨床的に利用されている。水酸アパタイトはいつでも誰でも利用できる人工材料であり、インプラント時にホストの骨と直接結合する特性を示すが、「骨誘導能」が欠如しているため、確実な骨癒合が得られないという問題がある。本研究では、自家骨中のアパタイトと人工的な水酸アパタイトとの相違点のなかで「自家骨中のアパタイトのもつナノ欠陥構造」に着目し、まず「ナノ欠陥構造と生体活性との関連性」を明らかにし、ついで「骨誘導能を備えた次世代型バイオセラミックスの創製」を目指す。
本提案では、自家骨に匹敵する生体活性を人工材料(バイオセラミックス)に付与させるという目標を達成するため、次の3つの課題:1)ナノ欠陥構造による生体活性発現メカニズムの解明、2)ナノ欠陥構造の導入プロセスの構築、3)骨誘導能をもつバイオセラミックスの開発、を推進する。
特に、H21年度は、前年度に引き続き、1)のテーマに注力した。より具体的には、前年度、作製に成功したナノ欠陥構造を備えた「骨ミネラルを含有したアパタイトセラミックス」の化学組成を高周波誘導プラズマ結合法により調べ、原料粉体の仕込み組成と実際に得られたセラミックスとの組成の差異を明らかにした。また、格子定数の測定も行い、骨ミネラルがアパタイト構造中に置換固溶していることも明らかにした。さらに、この骨ミネラル含有アパタイトセラミックス上でラット骨髄由来未分化間葉系幹細胞の培養を行い、骨ミネラルが含有していないアパタイトセラミックスに比べて、骨ミネラルを含有しているアパタイトセラミックスはより高い骨芽細胞への分化誘導能を有することを明らかにした。
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